2016 Fiscal Year Research-status Report

BNCTに関連した患者体内ホウ素濃度分布の非侵襲的計測機器の開発

Research Project

Project/Area Number	16K09010
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	安岡聖筑波大学, 医学医療系, 講師 (50200499)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	熊田博明筑波大学, 医学医療系, 准教授 (30354913)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	BNCT / γ線検出器 / ホウ素濃度 / LaBr3 / 結晶シンチレータ / ホウ素線量 / 即発γ線
Outline of Annual Research Achievements	加速器を用いたホウ素中性子捕捉療法（加速器BNCT）において、ホウ素線量をリアルタイムで計測するために、高いエネルギー分解能を持つ結晶シンチレータを用いたγ線検出器を、以下の項目に従い開発した。(a)結晶シンチレータをCsI結晶から４％程度のエネルギー分解能をもつLaBr3結晶に置き換えて、新たな１X3モジュール型γ線検出器を開発した。(b)PHITS（粒子と重イオンの輸送ソフトコードシステム）シミュレーションの結果を基に、フッ化リチウムブロックによる中性子遮蔽と鉛ブロックによるγ線遮蔽の最適な形状、大きさ、配置の設計、製作を行った。(c)データ収集ソフトの基本機能に解析モニターを加えた。(d)データ収集ソフトに対して、ホウ素濃度測定に関係する478 keV即発γ線を検出するためのフィルターをリアルタイムで付け加えられるモジュール構造を構築した。(e)患者ファントムを用いたPHITSシミュレーションを行い、患者体内から発生するγ線スペクトラム、γ線発生レート、水素原子核と中性子との反応で発生する2.221 MeVのγ線と熱中性子線束との関係を調査した。ただし、実施計画で示したいばらき中性子医学研究センター（茨城県東海村）のBNCT治療用中性子ビームラインを用いた本γ線検出器のビーム試験は、加速器側の中性子ビームラインの完成遅延のため、平成28年度中には実施できなかった。そのため、ビーム試験とともに開発を行う予定であった研究実施項目の一部については、平成29年度の研究実施計画に加える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 実施計画で示したいばらき中性子医学研究センター（茨城県東海村）のBNCT治療用中性子ビームラインを用いた本γ線検出器のビーム試験は、加速器側の中性子ビームラインの調整が大幅に遅延したため、平成28年度中には実施できなかった。この遅延理由に伴い、ビーム試験で得られるデータに基づく開発項目についても遅延が生じる事態となった。
Strategy for Future Research Activity	２８年度に引き続き、いばらき中性子医学研究センター（茨城県東海村）に建設されたBNCT治療用中性子ビームラインを用いて、本γ線検出器のビーム試験を行い、ホウ素濃度測定器としての性能評価を行う。２８年度では中性子ビームラインの調整が完了せず、大幅にビーム試験が遅れたが、ビーム調整がまもなく完了するとの報告を受けたため、再び、平成29年度にビーム試験を予定する。平成29年度は、(a)γ線検出器に前年度開発・製作した中性子線遮蔽とγ線遮蔽を取り付ける。(b)データ収集ソフトにホウ素濃度、線量・線量分布モニター、バックグラウンドγ線との弁別フィルター機能を加え、信号γ線とバックグラウンドγ線の評価を行う。(c)既知のホウ素濃度溶液及び窒化ホウ素ファントムを用いて、検出された478 keV/2221 keVγ線係数率比Rのホウ素濃度に対する校正曲線の計測を行い、ホウ素濃度に対する誤差の評価を行う。(d)係数率比Rに対する中性子線束依存性、時間依存性（安定性）、ファントム設置場所依存性などを測定・検証する。患者の位置ずれを想定し、このγ線検出器がファントムの位置ずれに強い（性能が悪化しない）ホウ素濃度測定器かどうかの検証を行う。(e)治療室（中性子照射室）における検出器の放射化に関するデータ収集とデータ解析を行い、ホウ素濃度測定器としての性能（エネルギー分解能、γ線弁別能力、ホウ素濃度の誤差等）への影響を検証する。(f)γ線設置位置を変えて上記検証を行い、設置位置の最適化を行う。以上を計画する。
Causes of Carryover	いばらき中性子医学研究センター（茨城県東海村）のBNCT治療用中性子ビームラインのビーム調整がイオン源不良のため完成遅延したため、平成28年度中のγ線検出器ビーム試験が実施できなかった。このため、ビーム試験データ収集・解析結果を用いたトリガー論理回路ボードの設計・製作、及び、改良型のγ線検出器の設計・製作が実施できなかった。
Expenditure Plan for Carryover Budget	平成29年4月現在、いばらき中性子医学研究センター（茨城県東海村）のBNCT治療用中性子ビームラインの加速器部門の責任者より、中性子ビームラインのビーム強度改善の報告と平成29年度のビーム試験実施可能情報を得た。1年繰り越しで上記2件の設計・製作を行う予定である。